基于ANSYS的日光温室桁架结构优化研究
发布时间：2022-10-09 19:44
日光温室是具有典型中国特色的农业设施建筑,并且在我国北方得到了快速的发展与广泛的应用。目前,大多数传统日光温室都存在结构尺寸设计过于保守的问题,导致了日光温室建造成本的增加,包括辽沈系列日光温室。因此,本文以8m跨度的辽沈系列日光温室桁架结构中各杆件（钢材均为Q235）的截面尺寸为研究对象,以获得温室整体桁架结构的质量最小为研究目标,以满足安全性、稳定性为前提,对温室桁架结构进行优化设计。为了保证结构的安全合理,温室桁架结构遵循最不利载荷组合的设计原则。本文以8m跨的辽沈系列日光温室钢骨架的荷载计算为基础,结合相关荷载分析理论,确定了适用于辽沈系列日光温室的4种可能最不利荷载组合:（1）雪后人上屋顶操作;（2）刮南风时,人在屋顶（保温被已卷起在屋顶）;（3）刮南风时,人在屋顶（保温被已放在前屋面上）;（4）刮北风时,人在屋顶（保温被已卷起在屋顶）。本文使用ANSYS大型通用有限元分析软件,采用直接建模法,并通过命令流的建模方式,建立能够反映8m跨度的辽沈系列日光温室基本实际情况（实际约束与受力情况）的有限元分析模型。辽沈系列日光温室8m跨度有限元结构计算分析结果表明:荷载组合1工况下的...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 温室结构的研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第二章 辽沈系列日光温室钢骨架的荷载计算
2.1 日光温室荷载的确定依据
2.2 日光温室荷载的分类与传递
2.2.1 荷载分类
2.2.2 荷载传递方式
2.3 日光温室骨架的荷载计算
2.3.1 恒荷载
2.3.2 风荷载
2.3.3 雪荷载
2.3.4 作物吊重荷载
2.3.5 施工活荷载
2.3.6 保温被卷重
2.3.7 偶然荷载
2.3.8 荷载统计
2.4 日光温室桁架结构的荷载组合
2.4.1 承载能力极限设计
2.4.2 荷载基本组合效应设计值
2.4.3 荷载基本组合的分项系数
2.5 本章小结
第三章 基于ANSYS的日光温室有限元模型建立
3.1 ANSYS命令流概述
3.2 日光温室的有限元模型建立
3.2.1 有限元模型的简化准则
3.2.2 坐标系与单位的选择
3.2.3 定义单元类型、实常数和材料属性
3.2.4 建立模型
3.3 本章小结
第四章 基于ANSYS的日光温室结构静力分析
4.1 弹性力学中的基本方程
4.1.1 弹性力学基础
4.1.2 平衡方程
4.1.3 几何方程
4.1.4 物理方程
4.2 荷载组合作用下的结构静力分析
4.2.1 雪后人上屋顶操作
4.2.2 刮南风时人在屋顶(保温被已卷起)
4.2.3 刮南风时人在屋顶(保温被已放下)
4.2.4 刮北风时人在屋顶(保温被已卷起)
4.3 结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于ANSYS的日光温室结构优化设计
5.1 ANSYS优化模块
5.1.1 优化设计中的基本术语概念
5.1.2 优化算法
5.1.3 优化设计步骤
5.2 辽沈系列日光温室桁架结构的优化设计
5.2.1 结构优化的目标函数、稳定性控制
5.2.2 优化过程
5.2.3 日光温室桁架结构优化结果分析
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录1——荷载组合2详细节点荷载值
附录2——荷载组合3详细节点荷载值
附录3——荷载组合4详细节点荷载值
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同散热方式下生态温室太阳能辅助加温系统加温试验研究[J]. 耿东现,刘文合,于威. 北方园艺. 2019(23)
[2]轻简型连栋塑料大棚结构设计及优化[J]. 郄丽娟,韩建会. 安徽农业科学. 2019(18)
[3]日光温室钢架结构分析及优化[J]. 关瑞,吴坚勇,刘中华,刘振宇. 山西农业大学学报(自然科学版). 2019(06)
[4]日光温室墙体蓄放热层温度变化规律研究[J]. 佟国红,David M.Christopher. 农业工程学报. 2019(07)
[5]周博士考察拾零(八十二) 桁架结构日光温室骨架及其构造[J]. 周长吉. 农业工程技术. 2018(19)
[6]桁架结构的有限元分析与优化设计[J]. 林爱金. 工程技术研究. 2018(01)
[7]周博士考察拾零(七十四) 一场暴雨引发日光温室倒塌的成因分析[J]. 周长吉. 农业工程技术. 2017(31)
[8]北疆地区冬季半地下式日光温室模拟设计[J]. 安巧霞,孙三民,陈浩,刘映辉,李刚,王迎兵. 农机化研究. 2017(07)
[9]风雪荷载作用下Venlo型温室结构整体性能研究[J]. 丁敏,朱丹,许晶,蒋秀根,李密密. 中国农业大学学报. 2017(01)
[10]两种日光温室钢骨架结构安全性能分析[J]. 唐中祺,刘丽霞,王瑞东,吕剑,冯致,颉建明,郁继华. 甘肃农业大学学报. 2016(06)
博士论文
[1]连栋塑料温室结构设计理论及工程应用研究[D]. 孙德发.浙江大学 2002
硕士论文
[1]大庆地区新型日光温室设计[D]. 祖歌.黑龙江八一农垦大学 2019
[2]基于ABAQUS的银川地区Venlo型温室结构静动力分析及优化设计[D]. 韩宏昌.宁夏大学 2019
[3]全封闭日光温室结构设计与优化[D]. 王婷.山西农业大学 2018
[4]基于ANSYS折臂式塔机臂架参数化设计及分析系统研究[D]. 刘文举.太原科技大学 2017
[5]高寒地区日光温室结构建模及优化软件研究[D]. 李石.东北林业大学 2015
[6]基于ANSYS的塔机起重臂结构分析与优化设计[D]. 张灵晓.延边大学 2014
[7]中原型连栋温室抗雪荷载分析及优化设计研究[D]. 邵九龙.西南大学 2014
[8]新疆日光温室荷载的确定及结构优化设计研究[D]. 袁余.石河子大学 2013
[9]基于ANSYS的吕梁地区10米跨度弧形钢架日光温室的结构分析[D]. 杨泉.山西农业大学 2013
[10]U型门式起重机参数化设计及有限元分析系统[D]. 戚其松.太原科技大学 2013
本文编号：3689243
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 温室结构的研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第二章 辽沈系列日光温室钢骨架的荷载计算
2.1 日光温室荷载的确定依据
2.2 日光温室荷载的分类与传递
2.2.1 荷载分类
2.2.2 荷载传递方式
2.3 日光温室骨架的荷载计算
2.3.1 恒荷载
2.3.2 风荷载
2.3.3 雪荷载
2.3.4 作物吊重荷载
2.3.5 施工活荷载
2.3.6 保温被卷重
2.3.7 偶然荷载
2.3.8 荷载统计
2.4 日光温室桁架结构的荷载组合
2.4.1 承载能力极限设计
2.4.2 荷载基本组合效应设计值
2.4.3 荷载基本组合的分项系数
2.5 本章小结
第三章 基于ANSYS的日光温室有限元模型建立
3.1 ANSYS命令流概述
3.2 日光温室的有限元模型建立
3.2.1 有限元模型的简化准则
3.2.2 坐标系与单位的选择
3.2.3 定义单元类型、实常数和材料属性
3.2.4 建立模型
3.3 本章小结
第四章 基于ANSYS的日光温室结构静力分析
4.1 弹性力学中的基本方程
4.1.1 弹性力学基础
4.1.2 平衡方程
4.1.3 几何方程
4.1.4 物理方程
4.2 荷载组合作用下的结构静力分析
4.2.1 雪后人上屋顶操作
4.2.2 刮南风时人在屋顶(保温被已卷起)
4.2.3 刮南风时人在屋顶(保温被已放下)
4.2.4 刮北风时人在屋顶(保温被已卷起)
4.3 结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于ANSYS的日光温室结构优化设计
5.1 ANSYS优化模块
5.1.1 优化设计中的基本术语概念
5.1.2 优化算法
5.1.3 优化设计步骤
5.2 辽沈系列日光温室桁架结构的优化设计
5.2.1 结构优化的目标函数、稳定性控制
5.2.2 优化过程
5.2.3 日光温室桁架结构优化结果分析
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录1——荷载组合2详细节点荷载值
附录2——荷载组合3详细节点荷载值
附录3——荷载组合4详细节点荷载值
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同散热方式下生态温室太阳能辅助加温系统加温试验研究[J]. 耿东现,刘文合,于威. 北方园艺. 2019(23)
[2]轻简型连栋塑料大棚结构设计及优化[J]. 郄丽娟,韩建会. 安徽农业科学. 2019(18)
[3]日光温室钢架结构分析及优化[J]. 关瑞,吴坚勇,刘中华,刘振宇. 山西农业大学学报(自然科学版). 2019(06)
[4]日光温室墙体蓄放热层温度变化规律研究[J]. 佟国红,David M.Christopher. 农业工程学报. 2019(07)
[5]周博士考察拾零(八十二) 桁架结构日光温室骨架及其构造[J]. 周长吉. 农业工程技术. 2018(19)
[6]桁架结构的有限元分析与优化设计[J]. 林爱金. 工程技术研究. 2018(01)
[7]周博士考察拾零(七十四) 一场暴雨引发日光温室倒塌的成因分析[J]. 周长吉. 农业工程技术. 2017(31)
[8]北疆地区冬季半地下式日光温室模拟设计[J]. 安巧霞,孙三民,陈浩,刘映辉,李刚,王迎兵. 农机化研究. 2017(07)
[9]风雪荷载作用下Venlo型温室结构整体性能研究[J]. 丁敏,朱丹,许晶,蒋秀根,李密密. 中国农业大学学报. 2017(01)
[10]两种日光温室钢骨架结构安全性能分析[J]. 唐中祺,刘丽霞,王瑞东,吕剑,冯致,颉建明,郁继华. 甘肃农业大学学报. 2016(06)
博士论文
[1]连栋塑料温室结构设计理论及工程应用研究[D]. 孙德发.浙江大学 2002
硕士论文
[1]大庆地区新型日光温室设计[D]. 祖歌.黑龙江八一农垦大学 2019
[2]基于ABAQUS的银川地区Venlo型温室结构静动力分析及优化设计[D]. 韩宏昌.宁夏大学 2019
[3]全封闭日光温室结构设计与优化[D]. 王婷.山西农业大学 2018
[4]基于ANSYS折臂式塔机臂架参数化设计及分析系统研究[D]. 刘文举.太原科技大学 2017
[5]高寒地区日光温室结构建模及优化软件研究[D]. 李石.东北林业大学 2015
[6]基于ANSYS的塔机起重臂结构分析与优化设计[D]. 张灵晓.延边大学 2014
[7]中原型连栋温室抗雪荷载分析及优化设计研究[D]. 邵九龙.西南大学 2014
[8]新疆日光温室荷载的确定及结构优化设计研究[D]. 袁余.石河子大学 2013
[9]基于ANSYS的吕梁地区10米跨度弧形钢架日光温室的结构分析[D]. 杨泉.山西农业大学 2013
[10]U型门式起重机参数化设计及有限元分析系统[D]. 戚其松.太原科技大学 2013
本文编号：3689243
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3689243.html
教材专著